Name: Fabricage van 1-D Photonic Crystal Cavity op een Nanovezel behulp Femtoseconde Laser-geïnduceerde Ablation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 2 s
Description: Leer de optische fabricage van 1-D fotonische kristalholtes op nanovezels met femtoseconde laser-ablatie. Deze methode opent nieuwe mogelijkheden voor nanofotonica en quantuminformatiewetenschap.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door de Japan Science and Technology Agency (JST) via het Strategic Innovation Program. KPN erkent ondersteuning van een subsidie voor wetenschappelijk onderzoek (Subsidie nr. 15H05462) van de Japan Society for the Promotion of Science (JSPS).

LET OP: Draag een veiligheidsbril en strikt vermijden directe blootstelling aan UV-lamp en alle lasers met inbegrip van de femtoseconde laser. Draag een schone kamer pak en handschoenen om besmetting te voorkomen. Gooi elke vezel afval correct in de daarvoor bestemde prullenbak in. 1. Nanovezel Voorbereiding <ol><li> Gebruik een vezelcoating stripper om de polymeren huls van de single mode optische vezel strippen voor een lengte van 5 mm op twee plaatsen die in 200 mm. Maak de twee mechanisch gestripte onderdelen met behulp van cleanroom veeg gedoopt in methanol. Dompel de vezel tussen die twee ontblote deel in aceton. Wacht 10 - 15 min tot de mantel van de vezel uit elkaar vallen. Haal de vezel uit aceton en het hele gestripte deel te reinigen met cleanroom veeg gedoopt in methanol. </li><li> Stel de gestripte vezel op de twee fasen van de Optical Nanovezel Manufacture Equipment (onme) aan de nanovezel fabriceren. <ol><li> Start de sonde laser in de vezel en toezicht op de transmission met behulp van de fotodiode en de overdracht van gegevens in de computer op te nemen met behulp van de ADC-kaart. Start de gasstroom met behulp van de onme software en ontsteken van de vlam. Laad de pre-geoptimaliseerde parameters in de onme software voor de fabricage van tapse vezel met taille diameter van 500 nm en start het fabricageproces. OPMERKING: De onme is een commercieel verkrijgbare inrichting, die tapse optische vezels met standaard warmte en pull techniek fabriceren. Het maakt gebruik van knalgas vlam de vezels en twee gemotoriseerde fasen de vezel trekken verwarmen. De gasstroom en de fase bewegingen worden bestuurd door computerprogramma. De pre-geoptimaliseerde parameters kunnen worden verkregen bij de leverancier, op speciaal verzoek. </li></ol></li><li> Na de fabricage, de vangst van de taps toelopende fiber to the nanovezel houder met behulp van de UV-epoxy. Bedek de nanovezel houder met behulp van de kap met glazen plaat (in de figuur 1a). Leg het monster in een schone doos en over te dragen aan de femtoseconde laser fabricage unit. </li></ol> 2. Femtoseconde Laser Fabrication <ol><li> Uitlijning van de fabricage setup <ol><li> Zet een glasplaat op de fabricage bank op een hoogte van 15 mm. Bestralen van de femtoseconde laser voor 5 s bij puls energie van 1 mJ. Identificeer de femtoseconde laser-geïnduceerde ablatie van het witte licht generatie, en de verschijning van ablatie patroon als een schade-lijn op de glasplaat. </li><li> Herhaal de procedure door de hoogte van de glasplaat met de X-stadium van de fabricage bank. Voor iedere fabricage, vertaalt de Y-stadium van de fabricage bank door 1 mm tot de fabricage te maken in een nieuwe positie. </li><li> Vind de hoogte voor de sterkste ablatie lijn. Op deze positie, fijnafstemming de hellingshoek en de positie van een van de opvouwspiegels de ablatie maximaliseren. Ook stem het kantelen van de X-stadium van de fabricage bank om de ablatie te maximaliseren. LET OP: De hellingshoek van het opklapbare spiegel is afgestemd using de kinematische spiegelhouder tuning knoppen en de positie van de spiegel wordt afgestemd door het vertalen van de Z-podium waarop deze is gemonteerd. </li><li> Na de optimalisatie, markeer de positie van het ablatie lijn op de CCD camera software en verwijder de glasplaat. LET OP: De besturingssoftware voor de CCD-camera maakt het vastleggen van beelden en het trekken van markeringen op het opgenomen beeld. Het maakt het ook opslaan van de gegevens van het opgenomen beeld en de markeringen. Aangezien de X-stadium van de fabricage bank geen absolute referentie positie hebben, is het de CCD gebruikt als referentie positie in de X-as. De resolutie van het CCD van 10 micrometer per pixel. </li><li> Met de platina (Pt) -coater, laag de glasplaat 60 en een 25 nm laag van Pt op de glasplaat deponeren. Beeld de ablatie patroon op de glasplaat met behulp van een scanning elektronenmicroscoop (SEM). Als de ablatie patroon toont periodieke structuur met een periode van 350 nm (het verwachte interferentierand patroon), dan is het alignment is geoptimaliseerd. Else herhaal de procedure (vanaf stap 2.1.1 - 2.1.4) voor de lagere pulse energieën (tot 300 uJ) tot een periodieke ablatie patroon wordt gezien. </li></ol></li><li> Fabricage van geapodiseerd PhC holte <ol><li> Plaats de taps toelopende vezel op de fabricage bank ongeveer parallel aan de ablatie lijn aangegeven op de CCD-camera. </li><li> Stuur een sonde laser (macht = 1 mW) door de taps toelopende vezel en let op de verstrooiing van de taps toelopende vezels op de CCD camera. De sterkste verstrooiende deel overeen met de nanovezel gebied vanwege zijn subwavelength diameter. </li><li> Vertaal de Z-fase van de fabricage bank aan de nanovezel centrum naar de ablatie lijn positie aangegeven op de CCD-camera. </li><li> Schakel de probe laser en bestralen de femtoseconde laser met een minimum aan energie-impuls (&lt;10 uJ). Vertalen Y-stage de nanovezel de femtoseconde laserbundel overlappen. De overlap wordt geïdentificeerd door de verlichting van de nanovezel, observed op de CCD camera. OPMERKING: De nanovezel is nu uitgelijnd ten opzichte van de femtoseconde laserbundel langs Y- en Z-as. </li><li> Om de nanovezel langs de X-as uitlijnen, vertaalt de X-stadium de nanovezel positie naar de ablatielijn positie overlappen die op de CCD camera. </li><li> Vertalen van de Y-stadium de overlapping van de nanovezel maximaliseren de femtoseconde laser. Houd rekening met de reflectie van de eerste twee orders van de nanovezel (verschijnt als twee heldere vlekken op de glasplaat van de bovenkap). Let op de beweging van deze reflectie plekken, terwijl het vertalen van de Y-podium heen en weer. OPMERKING: Als deze plekken te verplaatsen in de richting van de ene kant dan nanovezel is niet parallel aan de ablatie lijn. In dit geval draait de rotatie stadium de nanovezel evenwijdig aan de ablatielijn maken. Als ze parallel zijn, zal de weerspiegeling vlekken verschijnen als een flits. </li><li> Na het maken van de nanovezel parallel aan de ablatie lijn, vertalen de Y-etappe naar het maximaliserenoverlap tussen de femtoseconde laserbundel en nanovezel, door het meten van de kracht van de femtosecondelaser verspreid in de nanovezel geleide modi met een fotodiode aan het einde van de tapse vezel. Na het maximaliseren van de overlap, draait de rotatie fase naar de hoek van fabricage θ = 0,5 graden. Opmerking: Voor maximale overlap tussen de femtoseconde laserbundel en nanovezel, zou men verwachten dat de kracht van de femtoseconde laserlicht verspreid in de nanovezel geleide modi te maximaliseren. </li><li> Blokkeer de femtoseconde laser met de power meter en zet de puls energie om 0,27 mJ. Wijzig de femtoseconde laser instellingen voor de interne-shot bestraling mode. Opmerking: In deze modus wordt slechts een enkele puls gegenereerd bij het in schakelaar wordt ingedrukt, anders is er geen laseruitvoer. <ol><li> Haal de power meter van de laserstraal pad en vuur één femtoseconde laserpuls. Hiermee is het fabricageproces. </li></ol></li></ol></li><li> Fabricatieen van defect-geïnduceerde PhC holte <ol><li> Controleer de uitlijning van de installatie door het observeren van de ablatie op een glazen plaat, zoals beschreven in het hoofdstuk 2.1. Na het vinden van de hoogte van de sterkste ablatielijn, plaatst een 0,5 mm koperdraad in het midden van de laserstraal net voor het fasemasker. De koperen draad moet worden langs de Y-as (loodrecht op de ablatielijn). </li><li> Controleer het ablatiepatroon op de glasplaat terwijl de positie van de koperdraad langs de Z-as. Bepaal de positie van de koperdraad wanneer de ablatiepatroon toont een spleet in het midden van de ablatielijn. </li><li> Na het uitlijnen, voert u de femtoseconde laser fabricage op de nanovezel volgens de procedure beschreven in de paragraaf 2.2. Voor deze fabricage, stelt u de hoek van de fabricatie tot θ = 0 graden. </li></ol></li></ol> 3. Karakterisering van de Fabricated Samples <ol><li> Meting van optische eigenschappen <ol><li> Bereid de setup voor optische metingen zoals getoond in figuur 1b. Start de breedband lichtbron in de tapse vezel en meet de transmissie en reflectie spectrum vóór en na de fabricage met de spectrum analyser. Na fabrikage zal het transmissiespectrum een ​​stopband overeenstemt met de Bragg resonantie van de gefabriceerde monster tonen. </li><li> Roteren de schoepen van de vezel inline polarisator op de polarisatie speelgoed nemen de spectra voor twee orthogonale polarisaties X-en Y-pol pol. LET OP: Voor de X-pol (polarisatie langs de nano-kraters) de stopband zal blauw-verschoven 21 (in de richting van de kortere golflengte) en de verstrooiing van de nanovezel zal sterker zijn. Dus, selecteert u de polarisaties door te kijken naar het spectrum en de CCD-camera. </li><li> Voor één van de polarisaties, neemt de transmissie spectra door strekken van de tapse vezel met de PZT (figuur 1b). Neem de spectra door stretching de tapse vezel in stappen van 2 urn tot maximale strekken lengte van 20 urn (beperkt door de PZT scanbereik). Op dat de Bragg resonantie rood verschoven (naar de langere golflengte) door strekken van de tapse vezel is. Uit deze spectra Bereken de verschuiving van de Bragg resonantie, per eenheid lengte uitstrekt. </li><li> Voor het oplossen van de holte modes en het meten van de absolute holte transmissie, gebruik maken van de afstembare CW laserbron. Start de laser in de taps toelopende vezel en het toezicht op de transmissie met behulp van een fotodiode. </li><li> Stel de lasergolflengte om rode zijrand van de stopband voor Y-pol en gebruik de vezel inline polarisator om de transmissie te minimaliseren. Op deze wijze wordt de X-pol component onderdrukt en alleen de Y-pol is geselecteerd. Stel de golflengte laser om de transmissie verder uit de rode-zijband-rand en opnemen terwijl het strekken van de tapse vezel 0-20 urn. <ol><li> Herhaal de meting door het veranderen van de laser Wavelength naar blauw-side in stappen van 0,3 nm totdat de gehele stopband wordt gedekt. Uit deze gegevens te reconstrueren het hele spectrum met behulp van de gegevens voor de resonantie shift per eenheid die zich uitstrekt lengte gemeten in stap 3.1.3. OPMERKING: Bij een typisch voorbeeld, de stopband (Bragg resonantie) samen met de holte standen verschuift 2 nm door strekken van de tapse vezel van 20 urn en de karakteristieke vrije spectrale bereik van de holte modi tussen 0,05-0,5 nm. 4 holte modi door strekken de tapse vezel - voor een bepaalde golflengte van de laser ingang kan men ten minste 3 te meten. De frequentie afstand tussen de modi wordt afgeleid uit de gegevens van de resonantie shift per eenheid die zich uitstrekt lengte gemeten in stap 3.1.3. Herhalen van de meting door het veranderen van de lasergolflengte in stappen van 0,3 nm ten minste 2-3 opeenvolgende holte modi worden opnieuw gemeten in de opeenvolgende metingen. Men kan het hele spectrum te reconstrueren door het bedekken van de toezending van gegevens voor de opeenvolgende metingen terwijl matching positie van de opnieuw gemeten holte modi. </li></ol></li><li> Meet nu het spectrum voor de andere polarisatie middels soortgelijke procedure zoals in stappen 3.1.5 en 3.1.5.1. </li></ol></li><li> Beeldvorming van de verzonnen monster <ol><li> Zet de gefabriceerde monster op een 2 cm lange metalen plaat en de twee einden van de tapse vezel vast aan de metalen plaat met UV hardbare epoxy. Zorg ervoor dat de bestraling van het monster wordt geconfronteerd met de metalen plaat zodat de schaduwzijde kan worden afgebeeld. </li><li> Gebruik de Pt-coater bekleden het monster voor 30 s en een laag van Pt deponeren met een dikte van ongeveer 10 nm. Plaats het monster in de SEM. Neem het SEM beeld van het monster bij elke 0,1 mm over de gehele regio vervaardigd. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Painter, O. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Dimensional+Photonic+Band-Gap+Defect+Mode+Laser%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Two-Dimensional Photonic Band-Gap Defect Mode Laser.</a> Science. 284, 1819-1821 (1999).</li>
<li>Loncar, M., Scherer, A., Qiu, Y. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1586781">Photonic crystal laser sources for chemical detection.</a> Appl. Phys. Lett. 82, 4648(2003).</li>
<li>Tanabe, T., Notomi, M., Mitsugi, S., Shinya, A., Kuramochi, E. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2089185?journalCode=apl">All-optical switches on a silicon chip realized using photonic crystal nanocavities.</a> Appl. Phys. Lett. 87, 151112(2005).</li>
<li>Yoshie, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vacuum+Rabi+splitting+with+a+single+quantum+dot+in+a+photonic+crystal+nanocavity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Vacuum Rabi splitting with a single quantum dot in a photonic crystal nanocavity.</a> Nature. 432, 200-203 (2004).</li>
<li>Akimov, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+single+optical+plasmons+in+metallic+nanowires+coupled+to+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Generation of single optical plasmons in metallic nanowires coupled to quantum dots.</a> Nature. 450, 402-406 (2007).</li>
<li>Noginov, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demonstration+of+a+spaser-based+nanolaser%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Demonstration of a spaser-based nanolaser.</a> Nature. 460, 1110-1112 (2009).</li>
<li>Zhang, X. Y., Zhang, T., Hu, A., Song, Y. J., Duley, W. W. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/257952083_Controllable_plasmonic_antennas_with_ultra_narrow_bandwidth_based_on_silver_nano-flags">Controllable plasmonic antennas with ultra narrow bandwidth based on silver nano-flags.</a> Appl. Phys. Lett. 101, 153118(2012).</li>
<li>Tong, L., Zi, F., Guo, X., Lou, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030401812007389">Optical microfibers and nanofibers: A tutorial.</a> Opt. Comm. 285, 4641-4647 (2012).</li>
<li>Morrissey, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopy%2C+manipulation+and+trapping+of+neutral+atoms%2C+molecules%2C+and+other+particles+using+optical+nanofibers%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Spectroscopy, manipulation and trapping of neutral atoms, molecules, and other particles using optical nanofibers: A review.</a> Sensors. 13, 10449-10481 (2013).</li>
<li>Kien, F. L., Dutta Gupta, S., Balykin, V. I., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.72.032509">Spontaneous emission of a cesium atom near a nanofiber: Efficient coupling of light to guided modes.</a> Phys. Rev. A. 72, 032509(2005).</li>
<li>Nayak, K. P., Melentiev, P. N., Morinaga, M., Kien, F. L., Balykin, V. I., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+nanofiber+as+an+efficient+tool+for+manipulating+and+probing+atomic+fluorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Optical nanofiber as an efficient tool for manipulating and probing atomic fluorescence.</a> Opt. Express. 15, 5431-5438 (2007).</li>
<li>Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/10/5/053003/meta">Single atoms on an optical nanofiber.</a> New J. Phys. 10, 053003(2008).</li>
<li>Nayak, K. P., Kien, F. L., Morinaga, M., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.79.021801">Antibunching and bunching of photons in resonance fluorescence from a few atoms into guided modes of an optical nanofiber.</a> Phys. Rev. A. 79, 021801(2009).</li>
<li>Yalla, R., Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescence+photon+measurements+from+single+quantum+dots+on+an+optical+nanofiber%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Fluorescence photon measurements from single quantum dots on an optical nanofiber.</a> Opt. Express. 20, 2932-2941 (2012).</li>
<li>Yalla, R., Kien, F. L., Morinaga, M., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Channeling+of+Fluorescence+Photons+from+Single+Quantum+Dots+into+Guided+Modes+of+Optical+Nanofiber%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Efficient Channeling of Fluorescence Photons from Single Quantum Dots into Guided Modes of Optical Nanofiber.</a> Phys. Rev. Lett. 109, 063602(2012).</li>
<li>Kien, F. L., Hakuta, K. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/235498340_Cavity-enhanced_channeling_of_emission_from_an_atom_into_a_nanofiber">Cavity-enhanced channeling of emission from an atom into a nanofiber.</a> Phys. Rev. A. 80, 053826(2009).</li>
<li>Kato, S., Aoki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+coupling+between+a+trapped+single+atom+and+an+all-fiber+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Strong coupling between a trapped single atom and an all-fiber cavity.</a> Phys. Rev. Lett. 115, 093603(2015).</li>
<li>Hoffman, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4879799">Ultrahigh transmission optical nanofibers.</a> AIP Advances. 4, 067124(2014).</li>
<li>Nayak, K. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cavity+formation+on+an+optical+nanofiber+using+focused+ion+beam+milling+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Cavity formation on an optical nanofiber using focused ion beam milling technique.</a> Opt. Express. 19, 14040-14050 (2011).</li>
<li>Kien, F. L., Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1103.1789">Nanofibers with Bragg gratings from equidistant holes.</a> J. Modern Opt. 59, 274-286 (2012).</li>
<li>Nayak, K. P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photonic+crystal+formation+on+optical+nanofibers+using+femtosecond+laser+ablation+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Photonic crystal formation on optical nanofibers using femtosecond laser ablation technique.</a> Opt. Express. 21, 2480-2490 (2013).</li>
<li>Nayak, K. P., Zhang, P., Hakuta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+nanofiber-based+photonic+crystal+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical nanofiber-based photonic crystal cavity.</a> Opt. Lett. 39, 232-235 (2014).</li>
<li>Becker, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber+Bragg+grating+inscription+combining+DUV+sub-picosecond+laser+pulses+and+two-beam+interferometry%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Fiber Bragg grating inscription combining DUV sub-picosecond laser pulses and two-beam interferometry.</a> Opt. Express. 16, 19169-19178 (2008).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De lenzen effect van de nanovezel speelt een belangrijke rol in de fabricagetechniek, waarbij nano-kraters op de schaduw oppervlak van de nanovezel maken (zie figuur 2). De lenzen effect van de nanovezel maakt het fabricageproces bestand tegen mechanische instabiliteiten in de dwarsrichting (Y-as). Bovendien, als gevolg van enkele-shot bestraling, de instabiliteit langs de andere assen hebben geen invloed op de fabricatie als de bestraling is slechts 120 fs (dwz pulse breedte). Als gevolg hierv...

Sterke opsluiting van licht in nanofotonische apparaten heeft nieuwe grenzen geopend in optische wetenschap. Moderne nanofabricage technologieën hebben ingeschakeld fabricage van 1-D en 2-D Photonic Crystal (PhC) holtes voor nieuwe perspectieven in lasermedium 1, 2 sensing en optische switching toepassingen 3. Bovendien heeft een sterke licht-materie interactie in deze PhC holtes nieuwe wegen geopend voor de quantum information science 4. Naast PhC holten hebben plasmon nanocavities ook veelbelovende vooruitzichten 5, 6, 7. Echter, interfacing dergelijke holten glasvezel communicatienetwerk blijft een uitdaging. De laatste jaren tapse single mode optische vezel met een diameter kleiner dan de golflengte, bekend als optische nanovezel, is uitgegroeid tot een veelbelovende nanofotonische apparaat. Door de sterkedwars opsluiting van de nanovezel geleide veld en het vermogen tot interactie met het omgevende medium, wordt de nanovezel algemeen aangepast en onderzocht voor verschillende toepassingen nanofotonische 8. Daarnaast wordt ook sterk onderzocht en toegepast voor quantum manipulatie van licht en materie 9. Efficiënte koppeling van emissie van quantum emitters zoals enkel / paar laser-gekoelde atomen en single quantum dots, in de nanovezel geleide modi is onderzocht en aangetoond 10, 11, 12, 13, 14, 15. Het licht-materie interactie op nanovezel kan aanzienlijk worden verbeterd door het uitvoeren PhC holtestructuur op de nanovezel 16, 17. Het belangrijkste voordeel voor sUCH systeem is de vezel-in-line-techniek die gemakkelijk kan worden geïntegreerd communicatienetwerk. Lichtdoorlatendheid van 99,95% door het tapse nanovezel aangetoond 18. De nanovezel transmissie is zeer gevoelig voor stof en vervuiling. Daarom fabricage PHC structuur op nanovezel gebruik van conventionele nanofabricage techniek is niet erg vruchtbaar. Hoewel holte fabricage op nanovezel gebruik gefocusseerde ionenbundel (FIB) het malen aangetoond 19, 20, de optische kwaliteit en reproduceerbaarheid is niet zo hoog. In deze video protocol presenteren we een recent aangetoond 21, 22 techniek PhC holten fabriceren op nanovezel gebruik femtoseconde laser ablatie. De constructies worden uitgevoerd door het creëren van een twee-beam interferentiepatroon van de femtoseconde laser op de nanovezel en irradiating een femtoseconde laserpuls. De lenzen effect van de nanovezel speelt een belangrijke rol bij de haalbaarheid van deze technieken maken ablatie kraters op de schaduw oppervlak van de nanovezel. Voor een typisch monster periodieke nano-kraters met een periode van 350 nm en een diameter geleidelijk variërend van 50 - 250 nm worden over een lengte van 1 mm vervaardigd op een nanovezel met diameter ongeveer 450 - 550 nm. Periodieke nano-kraters op nanovezel, fungeren als een 1-D PhC. We stellen ook een werkwijze om het profiel van de nano-krater matrix besturen geapodiseerd en defect geïnduceerde PhC holten fabriceren op de nanovezel. Een belangrijk aspect van deze nanofabricage het alle optische vervaardiging, zodat hoge optische kwaliteit kan worden gehandhaafd. Bovendien wordt de fabricage uitgevoerd door de bestraling van slechts één femtoseconde laserpuls, waardoor de techniek ongevoelig voor mechanische instabiliteiten en andere onvolkomenheden fabricage. Ook maakt dit mogelijk in-house productie PHC nanovezel holte zodanig dat de kans op besmetting kan worden geminimaliseerd. Dit protocol is bedoeld om anderen te helpen implementeren en dit nieuwe type nanofabricage techniek aan te passen. Figuur 1a toont het schema van de fabricage installatie. De details van de procedures fabricage installatie en uitlijning worden in 21, 22. A femtoseconde laser met 400 nm centrale golflengte en 120 fs pulsbreedte invalt op een fasemasker. De fasemasker splitst de femtoseconde laserbundel bij 0 en ± 1 orden. Een bundelblokkering wordt gebruikt om de 0-orde bundel blokkeert. De inklapbare spiegels symmetrisch recombineren de ± 1-orders aan de nanovezel positie, om een ​​interferentiepatroon te creëren. De toonhoogte van de fase-masker is 700 nm, zodat het interferentiepatroon heeft een pitch (Λ G) van 350 nm. De cilindrische lens focusseert de femtoseconde laserbundel langs de nanovezel. De bundelgrootte in (Y-as)en langs (Z-as) de nanovezel is 60 urn en 5,6 mm werden. De tapse vezel is gemonteerd op een houder met piëzo actuator (PZT) voor het strekken van de vezel. Een deksel met glazen plaat wordt gebruikt om de nanovezel tegen stof te beschermen. De houder met de taps toelopende vezel is gefixeerd op een verzinsel bankje uitgerust met vertaling (XYZ) en rotatie (θ) fasen. De θ-stage maakt rotatie van de nanovezel monster in het YZ-vlak. De X-stage kunt ook de kantelhoeken langs XY en XZ-vlak. Een CCD camera geplaatst op een afstand van 20 cm van de nanovezel en onder een hoek van 45 ° in het XY-vlak aan de nanovezel positiemonitor. Alle experimenten worden uitgevoerd in een schone cabine met HEPA (High Efficiency Particulate arrestatie) filters om stofvrij te bereiken. Stofvrije toestand is essentieel voor de overdracht van de nanovezel handhaven. Figuur 1lb toont het schema van de optische metingen. Tijdens fabricage worden de optische eigenschappen kort gevolgd door de lancering van een breedband (golflengte: 700-900 nm) gevezelde lichtbron in de tapse vezel en het meten van het spectrum van het doorgelaten en gereflecteerd licht met behulp van hoge resolutie spectrum analyzer. Een afstembare CW laserbron wordt gebruikt om de holte modes goed op te lossen en de absolute holte transmissie meten. We presenteren het protocol voor de fabricatie en karakterisatie. Het gedeelte protocol is verdeeld in drie paragrafen, nanovezel voorbereiding, femtoseconde laser fabricage en karakterisering van de verzonnen monsters.

<table><tbody><tr><td>Femtosecond Laser</td><td>Coherent Inc.</td><td>Libra HE</td><td></td></tr><tr><td>Phase Mask</td><td>Ibsen Photonics</td><td>Op maat gemaakt</td><td></td></tr><tr><td>Optial Nanofiber Manufacturing Equipment&nbsp;&nbsp;</td><td>Ishihara Sangyo</td><td>ONME</td><td></td></tr><tr><td>ADC Card</td><td>PicoTech</td><td>ADC-24</td><td></td></tr><tr><td>Single mode fiber</td><td>Fujikura</td><td>FutureGuide-SM</td><td></td></tr><tr><td>Broadband source</td><td>NKT Photonics</td><td>SuperK EXTREME</td><td></td></tr><tr><td>CW Tunable Laser</td><td>Coherent Inc.</td><td>MBR-110</td><td></td></tr><tr><td>Spectrum analyser (Transmissiespectrum)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Nicolet 8700</td><td></td></tr><tr><td>Spectrum analyser (Reflectiespectrum)</td><td>Ocean Optics</td><td>QE65000</td><td></td></tr><tr><td>CCD Camera</td><td>Thorlabs</td><td>DCC1545M</td><td></td></tr><tr><td>Power Meter</td><td>Thorlabs</td><td>D3MM</td><td></td></tr><tr><td>Pt-Coater</td><td>Vacuum Device Inc.</td><td>MSP-1S</td><td></td></tr><tr><td>Scanning Electron Microscope</td><td>Keyence</td><td>VE-9800</td><td></td></tr><tr><td>UV-hardende epoxy</td><td>NTT-AT</td><td>AT8105</td><td></td></tr><tr><td>Fotodiode</td><td>ThorLabs</td><td>PDA 36A-EC</td><td></td></tr><tr><td>Schoonmaakdoek voor cleanrooms</td><td>TExWipe</td><td>TX-404</td><td></td></tr><tr><td>Verhoger voor glasvezelcoating</td><td>NTT-AT</td><td>Fiber nippers 250 &mu;m&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Dekglas</td><td>Matsunami Glass IND,LTD</td><td>NEO micro dekglas 0,12-0,17 mm&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>PZT</td><td>NOLIAC</td><td>NAC 2011-H20</td><td></td></tr><tr><td>Statief voor cilindrische lenzen</td><td>NewPort</td><td>M-481-A&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Y,Z stages</td><td>Chuo Precision Industrial Co., LTD.</td><td>LD-149-C7</td><td></td></tr><tr><td>Rotatietafel</td><td>SIGMA KOKI</td><td>KSPB-1026MH</td><td></td></tr><tr><td>Z-statief(1), Z-statief(2)</td><td>NewPort</td><td>M-460P&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

fabricage van 1-d photonic crystal cavity op een nanovezel behulp femtoseconde laser-geïnduceerde ablation

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We presenteren een protocol voor het vervaardigen van 1-D Photonic Crystal (PhC) holtes op subwavelength-diameter taps toelopende optische vezels, optische nanovezels, met behulp van femtoseconde-laser-geïnduceerde ablatie. We laten zien dat duizenden periodieke nano-kraters worden vervaardigd op een optische nanovezel door bestraling met slechts één femtoseconde laserpuls. Voor een typisch monster periodieke nano-kraters met een periode van 350 nm en een diameter geleidelijk variërend van 50 - 250 nm worden over een lengte van 1 mm vervaardigd op een nanovezel met diameter ongeveer 450 - 550 nm. Een belangrijk aspect van dergelijke nanofabricage dat de nanovezel zelf als een cilindrische lens en focusseert de femtoseconde laserstraal op het schaduwoppervlak. Bovendien is de single-schot fabricage maakt het immuun voor mechanische instabiliteiten en andere fabricage onvolkomenheden. Periodieke nano-kraters op nanovezel, fungeren als een 1-D PhC en maken een sterke en breedband reflectie met behoud van de hoge transmissie uit de stopband. We stellen ook een werkwijze om het profiel van de nano-krater matrix besturen geapodiseerd en defect geïnduceerde PhC holten fabriceren op de nanovezel. De sterke opsluiting van het veld, zowel transversale en longitudinale, in de nanovezel gebaseerde PhC holtes en de efficiënte integratie van de glasvezelnetwerken, kan nieuwe mogelijkheden voor nanofotonische toepassingen en quantum information science openen.

Figuur 2 toont het SEM beeld van een typisch segment van de gefabriceerde nanovezel monster. Het toont aan dat periodieke nano-kraters gevormd op de schaduwzijde van de nanovezel, met een frequentie van 350 nm goed overeenkomt met het interferentiepatroon. De inzet toont het vergrote aanzicht van het monster. De vorm van de nano-kraters bijna cirkelvormig en de diameter van een typisch nano-krater is ongeveer 210 nm. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-pa...

We presenteren een protocol voor het vervaardigen van 1-D fotonisch kristal holtes op subwavelength diameter silica vezels (optisch nanovezels) met behulp van femtoseconde-laser-geïnduceerde ablatie.

Fabricage van 1-D Photonic Crystal Cavity op een Nanovezel behulp Femtoseconde Laser-geïnduceerde Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Het algemene doel van deze procedure is om de optische vervaardiging van een eendimensionale fotonische kristalcaviteit op een taps toelopende optische vezel met een waist van sub-golflengte diameter te demonstreren. Het kernpunt van onze methode is om duizenden empirische nanostructuren op een nanofiber te vervaardigen met behulp van een enkel laseronderdeel, waarbij de gecreëerde nanostructuur uiteindelijk fungeert als een eendimensionale fotonische kristalcaviteit, wat nieuwe mogelijkheden kan openen voor nanofotonica en quantuminformatiewetenschap. Een essentieel aspect van dit werk is dat de nanofiber zelf fungeert als een cilindrische lens en de laserbundel op zijn zijoppervlak focust.Bovendien zorgt de specifieke fabricage ervoor dat het immuun is voor mechanische instabiliteiten of andere imperfecties in het productieproces. De voice-over is opgenomen met Jameesh Keloth, een promovendus uit mijn laboratorium. De nanovezels voor de fabricage worden geproduceerd met behulp van een commercieel apparaat.De vezel wordt verhit met een oxydrogenvlam vanuit deze spuitmond. De vezel wordt door gemotoriseerde sledes uitgetrokken om een taps toelopend gedeelte te vormen. Een computer

fabrication-1-d-photonic-crystal-cavity-on-nanofiber-using

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Wij beschrijven het gebruik van een kooldioxide laser reflow techniek silica trilholten, zoals vrijstaande microsferen en on-chip microtoroids fabriceren. De reflow-methode verwijdert oneffenheden, waardoor lange levensduur foton in beide apparaten. De resulterende apparaten hebben een zeer hoge kwaliteit factoren, waardoor toepassingen, variërend van telecommunicatie tot biodetection.

Fabricage van Silica Ultra High Quality Factor microresonators

Femtoseconde-laser direct-writing wordt vaak gebruikt om drie-dimensionale (3D) patronen te creëren in polymeren en glazen. Echter, patronen metalen in 3D blijft een uitdaging. We beschrijven een werkwijze voor het vervaardigen zilver nanostructuren ingesloten in een polymere matrix met een femtosecondelaser gecentreerd bij 800 nm.

Een methode om Disconnected Silver Nanostructuren Vervaardig in 3D

Gebruik van fotonisch kristal langzaam licht golfgeleiders en holtes is op grote schaal door de fotonica gemeenschap in veel verschillende toepassingen. Daarom fabricage en karakterisering van deze apparaten zijn van groot belang. Dit document schetst onze fabricage techniek en twee optische karakterisatie methoden, te weten: interferometrische (golfgeleiders) en resonante verstrooiing (holten).

Fabricage en karakterisering van fotonische kristallen Slow lichtgolfgeleiders en holtes

We beschrijven de experimentele methode nanogestructureerde oxide dunne films te deponeren door nanoseconde gepulste laser depositie (PLD) in aanwezigheid van een achtergrondgas. Door deze methode Al gedoteerde ZnO (AZO) films, van compacte hiërarchisch gestructureerd als nano-boom bossen, worden gestort.

Fabricage van Nano-engineered transparante geleidende oxides door gepulste laser depositie

De aangepaste technieken ontwikkeld in ons laboratorium om microgolf fotonica systemen te bouwen op basis van ultra-hoge Q fluisteren gallery mode resonatoren worden gepresenteerd. De protocollen voor deze resonatoren te verkrijgen en te karakteriseren zijn gedetailleerd, en een uitleg van een aantal van hun toepassingen in de magnetron fotonica wordt gegeven.

Magnetron Fotonica Systemen op basis van Whispering-gallery-mode resonatoren

Protocollen voor de synthese van microsferen uit polymeren, de manipulatie van microsferen en microfotoluminescentiemetingen worden voorgesteld.

Fabricage van Polymer Microsferen voor Optische Resonator en Laser Applicaties

Femtoseconde van de hoge intensiteit pulsen van laserlicht kunnen ondergaan cycli van Kerr zelf gericht en plasma defocusing, teeltmateriaal van een intens sub-millimeter-diameter lichtbundel over lange afstanden. Beschrijven we een techniek voor het genereren en het gebruik van deze gloeidraden voor het uitvoeren van externe imaging en sensing buiten de grenzen van de klassieke diffractie van lineaire optica.

Femtoseconde Laser filamenten voor gebruik in Sub-Diffraction-Limited Imaging en Remote Sensing

Een methode wordt gepresenteerd voor het bouwen van een aangepaste lage kosten, modus-vergrendelde femtosecondelaser Fiber laser voor potentiële toepassingen in multiphoton microscopie, endoscopie, en photomedicine. Deze laser is gebouwd met behulp van commercieel verkrijgbare onderdelen en elementaire splicing technieken.

Goedkope Custom fabricage en modus-vergrendelde werking van een all-Normal-dispersie Femtosecond Fiber laser voor Multiphoton microscopie

We demonstreren fabricage van nanohoogtekanalen met de integratie van oppervlakte akoestische golfactuatie-apparaten op lithium niobate voor akoestische nanofluidica via liftoff fotolithografie, nano-diepte reactieve ionets en kamertemperatuurplasma oppervlakte-geactiveerde meerlaagse binding van enkelkristallithium niobaat, een proces dat ook nuttig is voor het plakken van lithiumniobate aan oxiden.

Fabricage van Nanoheight Channels waarin Surface Acoustic Wave Actuation via Lithium Niobate voor Akoestische Nanofluidics

Dit protocol beschrijft de constructie van een goedkoop, discreet, vezelgekoppeld en lucht-gespreid Fabry-Perot etalon met verschillende toepassingen, zoals in trace-gas spectroscopie. De fabricage is mogelijk in elke faciliteit met standaard optische laboratoriumapparatuur beschikbaar.

Fabricage van een goedkope, vezelgekoppelde en lucht-gespreide Fabry-Pérot Etalon

Ultrasnelle laserablatie in vloeistof is een nauwkeurige en veelzijdige techniek voor het synthetiseren van nanomaterialen (nanodeeltjes [NP's] en nanostructuren [NS's]) in vloeistof/luchtomgevingen. De laser-geablateerde nanomaterialen kunnen worden gefunctionaliseerd met Raman-actieve moleculen om het Raman-signaal van analyten die op of in de buurt van de NS's/NP's worden geplaatst te versterken.

Ultrasnelle lasergeablateerde nanodeeltjes en nanostructuren voor op het oppervlak verbeterde Raman-verstrooiingsgebaseerde detectietoepassingen

Leer de optische fabricage van 1-D fotonische kristalholtes op nanovezels met femtoseconde laser-ablatie. Deze methode opent nieuwe mogelijkheden voor nanofotonica en quantuminformatiewetenschap.

Fabricage van 1-D Photonic Crystal Cavity op een Nanovezel behulp Femtoseconde Laser-geïnduceerde Ablation

Meer video's verkennen